Bei dem Projekt F16 Schiebend handelt es sich um ein Windkanalmodell eines 2D Tragflächenprofils. Dieser für aeroakustische Messungen ausgelegte Versuchsstand ist als eine Adaption des bestehenden F16-Modells zu verstehen.
Der Aufgabenbereich des SHT umfasst dabei die Konstruktion, Auslegung und Fertigung der neu zu gestaltenden Bauteile.
Technische Details des Modells:
Spannweite: 1,6m
Schiebewinkel: 30°
Strömungsgeschwindigkeit: 60 m/s
Abbildung 1: Von-Mises-Vergleichs-spannung des Slathalters
Wissenschaftlicher Projekthintergrund
Hochauftriebshilfen wie jene, die maßstäblich in F16 Schiebend verbaut sind, dienen dazu, einen Kompromiss aus hohem Auftrieb für Start und Landung und niedrigem Strömungswiderstand im Reiseflug zu ermöglichen.
Die in Verkehrsflugzeugen gängigen Vorflügel und Landeklappen erzeugen im ausgefahrenen Zustand einen Spalt zum Hauptflügel, durch den die Tendenz zur Strömungsablösung deutlich verringert wird. Jedoch bedingt die Strömung durch diesen Spalt einen unerwünschten Anstieg der akustischen Belastung bei Start- und Landevorgängen. In experimentellen Untersuchungen sollen hierfür diverse Vorflügel- und Landeklappenkonfigurationen hinsichtlich ihrer aeroakustischen Eigenschaften getestet und bewertet werden.
Nachdem erste Untersuchungen mit einem 2D-Profil am AWB (Akustischer Windkanal Braunschweig) und NWB (Niedergeschwindigkeitswindkanal Braunschweig) durchgeführt wurden, soll nun im ONERA F2-Windkanal ein Messkampagne für einen schiebenden Einbau folgen.
Für die Windkanalversuche kommt moderne Strömungsmesstechnik wie das Particel-Image-Velocitry (PIV), aber auch akustische Messtechnik zum Einsatz. Zudem wird in halber Profillänge die Druckverteilung über Druckmessbohrungen an Slat, Wing und Flap bestimmt.
Herausforderungen in Konstruktion und Fertigung
Das ursprünglich für den AWB konzipierte F16 Modell mit einer Spannweite von 800 mm wird für die Messungen im F2-Kanal beidseitig entsprechend der Kanalbreite auf 1600 mm verlängert.
Zusätzliche Halter an den Hauptflügelenden ermöglichen die Modellaufnahme unter dem gefordertern Schiebewinkel von 30°.
Als Herausforderung stellen sich die Anforderungen hinsichtlich der maximalen zulässigen Verformung des Flügels dar, welche insbesondere durch den schiebenden Einbau über die Hauptflügelhalter beeinflusst wird. Diese Hauptflügelhalter sollten derart dimensioniert werden, das die Verformung gering gehalten wird, die Kontur eine aerodynamisch günstige Form aufweist undzusätzlich ein optischen Zugang für die PIV-Messungen gewährleistet wird.
Zur Bestimmung der maximalen Verformungen wurde ein FEM-Modell des F16-Modells mit ANSYS Workbench erstellt und die Kontur der Hauptflügelhalter entsprechend optimiert. Aus Festigkeitssicht standen die neu konstruierten, in Strömungsrichtung ausgerichteten Slathalter im Fokus. Da die Position der Haltertaschen an Slat und Hauptflügel vorgegeben war, bestand nur geringer Spielraum für die Dimensionierung der Halter. Gleichzeitig bedingt der schiebende Einbau einen komplexen Spannungszustand.
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D-38108 Braunschweig